Slide sem t

1
BIOREATORES - MBR
LAYOUT FOOTPRINT
Aumentar as taxas de carga, reduz o tempo de
retenção, reduzindo área.
VOLUME Convencional
Processo de Lodos ativados
25
100
CONVENCIONAL
MBR
2
BIOREATORES - MBR
PRINCIPAIS TIPOS DE MBR CONFORME CONFIGURAÇÃO DO
PROCESSO 1 Imersão - 1.1 - FS - Flat Sheet
3
BIOREATORES - MBR
PRINCIPAIS TIPOS DE MBR CONFORME CONFIGURAÇÃO DO
PROCESSO 1 Imersão - 1.2 HF Hollow Fiber
4
BIOREATORES - MBR
PRINCIPAIS TIPOS DE MBR CONFORME CONFIGURAÇÃO DO
PROCESSO 1 Imersão - 1.3 MT Multi Tube/CT
Capillary tube
5
OPERAÇÃO BÁSICA DE MBR
TANQUE DAS MEMBRANAS
Suprimento de ar
Filtrado
MemPulse MBR
Licor Misto
6
FATORES CRÍTICOS MBR
CONFIGRAÇÃO BÁSICA DE MBR
Q
RQ
Q
DO lt 0.2mg/L NO3- ? N2
DO gt 1mg/L NH4 ? NO3-
(R1)Q
5Q
Ar
7
OSMOSE
8
OSMOSE REVERSA CARACTERISTICAS DE ÁGUA DE
ALIMENTAÇÃO

• TDS 100-15000 mg/L
• Remoção de sais 90-99
• Recuperação de água 50-80
• Fe lt 0,05mg/L
• Cloro livre - isento

9
OSMOSE REVERSA CARACTERISTICAS DE ÁGUA
PRODUZIDA

• Remoção de salinidade (90-99)
• Remoção de compostos orgânicos
• Remoção de amoníaco
• Remoção de metais pesados
• Remoção de alumínio e fluoreto
• SDI lt1

10
OSMOSE REVERSATeste de SDI

• SDI (100/15) x 1-(t0/t15) onde
• t0 tempo, expresso em segundos, gasto no
  sistema do teste, para encher 500 ml de um
  recipiente
• t15 tempo, expresso em segundos, gasto após 15
  minutos de teste, para encher 500 ml de um
  recipiente.

11
OSMOSE REVERSATaxa de fluxo

• GFD Q/(AxN) onde
• GFD taxa de fluxo
• É função da característica da água de entrada
  no sistema e de seu SDI. Define a quantidade de
  membranas necessárias para o sistema de osmose.
• Q Variação de produção do sistema
• A Área utilizada na membrana
• N Quantidade de membranas.

12
OSMOSE REVERSA LIMITAÇÕES

• Alto consumo de energia elétrica
• Alto percentual de água rejeitada
• Alto custo de pré tratamento
• Consumo de anti incrustante
• Saturação das membranas
• Não é seletivo para sílica
• Não tolera cloro livre
• Não alcança níveis de condutividade para caldeira
  necessitando leito misto complementar

13
OSMOSE REVERSA TIPOS DE REJEITOS (CONCENTRADOS E
MEMBRANAS)

• Incrustantes (CaCO3, CaSO4, BaSO4, sílica)
• Matéria orgânica (ácidos únicos, óleos,
  coagulantes)
• Coloides (sílica, argila, areia, óxidos)
• Material biológico (algas, limo, bactérias)

14
OSMOSE REVERSA CONFIGURAÇÕES
15
TROCA IÔNICAPrincipais aplicações

• Abrandamento
• Alimentação de caldeiras (BP)
• Polimento de condensado
• Desmineralizãção da água
• Alimentação de caldeiras (MP e AP)

16
PROCESSOS DE TROCA IÔNICA CATEGORIAS

• Substituição
• Separação
• Remoção

17
PROCESSOS DE TROCA IÔNICA CICLOS

• Exaustão
• Retrolavagem
• Regeneração
• Lavagem
• Descarte

18
PROCESSOS DE TROCA IÔNICA BASES PARA PROJETO

• Análise completa da água a ser tratada
• Produção do efluente requerido
• Tipos de resina
• Números de horas do ciclo operacional
• Tipo de regenerante a ser utilizado

19
TROCA IÔNICA

• Volume de resinas em cada vaso
• Definido pelo ciclo operacional
• Utilização de torre de decantação
• Depende da quantidade CO2
• Quando é utilizado
• Depende do padrão de água requerido

20
TROCA IÔNICA CARACTERÍSTICAS

• Composição co-polímeros de estireno ou acrílico
  e de divinilbenzeno
• Resinas catiônicas fortes são obtidas por adição
  de SO3
• Resinas aniônicas fortes são obtidas por adição
  de aminas
• Recomendadas até 500 mg/L de STD

21
TROCA IÔNICA LAVAGEM E REGENERAÇÃO DOS LEITOS DAS
RESINAS
ORIGEM REJEITO
Abrandadores Cloreto de sódio
Leito catiônico Ácido clorídrico ou sulfúrico
Leito aniônico Hidróxido de sódio
22
LEITO MISTOCONCEITUAÇÃO

• Vaso de pressão composto de resinas catiônicas e
  aniônicas que promovem o polimento de água
  ultrapura já tratada por osmose reversa ou troca
  iônica.
• O controle de qualidade é feito por meio de
  condutivimetro ou análise de sódio.

23
PROCESSOS DE TROCA IÔNICA LEITO MISTO

• Utilizado como complemento a troca iônica e
  osmose reversa
• Produz água desmineralizada lt 1micro s/cm

24
LEITO MISTO

• Duração do ciclo
• 5 a 10 dias
• Regeneração das resinas
• Feita em duas etapas ácida e alcalina não
  simultâneas, com enxágue do leito entre estas
  etapas.

25
LEITO MISTOProdução de água ultrapuraFAIXAS DE
VARIAÇÃO

• EDI 0-2 mg/L
• Troca Iônica 2-40 mg/L
• Zona de transição 40-60 mg/L
• Osmose reversa gt40 mg/L.

26
QUALIDADE PARA CALDEIRAS DE ALTA PRESSÃO 80 bar e
470C

• Sílica lt 10ppm
• Condutividade lt 0,2µs/cm

27
ELETRODIÁLISE REVERSA CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA DE
ALIMENTAÇÃO

• TDS 400-3000 mg/L
• Turbidez lt0,5 NTU
• DQO lt50 mg/L
• OG lt2mg/L
• Fe lt0,5 mg/L
• Cloro livre lt0,3mg/L
• Outros

28
ELETRODIÁLISE REVERSA CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA
PRODUZIDA

• Remoção de sais 50-95
• Recuperação de água 85-94

29
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI)O que é?

• Tecnologia que utiliza processo eletroquímico
  capaz de remover sais do meio líquido,
  objetivando a obtenção de água pura.

30
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) Conceituação

• A corrente elétrica promove a remoção de sais
  iônicos da água enquanto regenera continuamente
  as resinas de troca iônica com H e OH- através
  da dissociação de sais na água.

31
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) Como funciona?

• Aplica-se uma corrente elétrica em placas fixadas
  ao longo de cada módulo
• A placa carregada positivamente (ânodo) atrai ao
  anions
• A placa carregada negativamente (catodo) atrai os
  cátions
• Membranas seletivas e resinas de troca iônica
  destinadas ao transporte dos ions completam o
  sistema.

32
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) Usos

• Polimento em sistemas de desmineralização para
  caldeiras de alta pressão
• Indústrias farmacêuticas
• Indústrias de equipamentos eletrônicos
• Indústrias alimentícias.

33
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) VANTAGENS COM RELAÇÃO AO
LEITO MISTO

• Ausência de produtos químicos
• Requer diminuta necessidade de mão de obra
• Sistema mais confiável que o leito misto
• Demanda pouca limpeza (a cada 6 meses)
• Funcionamento contínuo
• Área menor
• Menos custos operacionais
• Qualidade de água produzida é constante.
• (Si lt 5ppb e 10 a 8 mega ohm/cm)

34
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) DESVANTAGENS

• Maior sensibilidade à variação da alimentação
• Limites baixos de dureza
• (lt1 mg/L de CaCo3 e Silt 1 mg/L)

35
ELETRODEIONIZAÇÃO CARACTERISTICAS DA ÁGUA DE
ALIMENTAÇÃO

• Turbidez lt 0,1 NTU
• TOC lt 0,5mg/L
• Fe lt 0,01mg/L
• Cloro livre lt 0,05 mg/L
• Condutividade lt 43 micro s/cm
• Dureza total lt 0,5mg/L
• Sílica lt 0,5 mg/L

36
ELETRODEIONIZAÇÃO CARACTERISTICAS DA ÁGUA
PRODUZIDA

• Sílica 1-10 ppb
• Condutividade lt 0.1 µs/cm
• Produção de água ultrapura PWeWFI

37
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) Características da água
de alimentação e da água produzida
38
PROCESSOS OXIDATIVOS
39
DEFINIÇÕES BÁSICAS
Oxidação
Conceito Clássico - A Química clássica
considerava a oxidação como a combinação de uma
substância com o oxigênio. De certa forma a
redução seria o processo inverso a diminuição do
conteúdo de oxigênio de uma substância. Conceito
Atual - Se considera que uma substância se oxida
quando perde elétrons e que se reduz quando os
ganha. Uma substância não pode se oxidar se outra
não se reduzir, pois os fenômenos de oxidação e
redução envolvem sempre uma transferência de
elétrons. Quando o magnésio se oxida, por
exemplo, perde dois elétrons (Mg ? Mg2 2 e ).
Essa oxidação pode ser produzida por um átomo de
oxigênio, que ganha dois elétrons (O 2e  ?O 2
), ou dois átomos de cloro, cada um deles
ganhando um elétron (2 Cl 2 e   ?2 Cl ).
Nos dois casos houve uma oxidação do magnésio,
mesmo que no segundo não tenha oxigênio
envolvido.
40
DEFINIÇÕES BÁSICAS
Tipos de Oxidantes

• Ozônio
• Peróxido de Hidrogênio
• Peróxido de Cálcio
• Persulfato de Sódio
• Permanganato de Sódio/Potássio

41
MECANISMOS DE REAÇÃO ENTRE OH E CONTAMINANTES
42
PROCESSO DE SELEÇÃO - OXIDANTES
1
Escolher outra Tecnologia
H2O2
N
Demanda de oxidante é alta?
N
2
KMnO4
S
???
Este composto é Oxidável?
Triagem de oxidantes
Seleção do Oxidante
3
Persulfato
S
É estável?
4
N
Amostra
S
Ozônio
Continua o projeto do processo
S
S
Escolher outra Tecnologia
Demanda de oxidante é alta?
S
É estável?
N
43
ADVANCED OXIDATION PROCESSED (AOP)
ULTROX
44
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS (POA) MECANISMO

• Formação de radicais hidroxila por combinação de
  oxidantes e catalizadores como íons metálicos
• Na oxidação de um composto orgânico há diferentes
  reações envolvendo o radical hidroxila, como
  abstração de hidrogênio gerando radicais
  orgânicos que reagindo fortemente com oxigênio
  leva a degradação até gás carbônico
• RH OH R H2O
• R O2 RO2

45
OXIDAÇÕES ATRAVÉS DE REAGENTES FENTON
Os radicais OH formados oxidam as substâncias
orgânicas. No caso do reativo de Fenton, muitas
vezes, esta oxidação não leva à mineralização
total dos poluentes. O material é inicialmente
transformado em alguns produtos intermediários
que são resistentes às reações de oxidação
posterior. Isto se deve a complexação destes
intermediários com os íons Fe(III) e às diversas
combinações que podem ocorrer com radicais OH
(reações competitivas).
46
PROCESSO FENTON

• A geração do íon OH é obtida através da reação
  do peróxido de hidrogênio e íons ferrosos. A
  reação que quando ocorre em pH baixo resulta mais
  eficiente
• Fe H2O Fe OH OH
• Fe OH Fe OH

2
-
3
2
-
3
47
PROCESSO FENTON

• No processo foto-fenton a taxa de regeneração dos
  íons férricos é ainda mais acentuada em razão de
  produzir ainda mais radicais hidroxilas
• Fe H2O Fe HO OH

UV
2

3
48
FLUXOGRAMA DE POA FOTO-OXIDAÇÃO H2O2 RADIAÇÃO
UV
UV
H2O2
49
FLUXOGRAMA DE POA FENTON
Fe
H2O2
50
FLUXOGRAMA DO POA PEROX-OZONIZAÇÃO H202 O3
51
CENTRIFUGAÇÃO DE LODO
52
FILTRO PRENSA
53
EVAPORAÇÃO DE LODOS
54
DESAGUAMENTO DE LODOS EM TUBOS DE GEOTEXTIL
55
ENSAIOS DE TRATABILIDADE

• Ensaios físicos
• Sedimentação
• Desidratação
• SDI

56
ENSAIOS DE TRATABILIDADE

• Ensaios físico - químico
• Coagulação / Floculação
• Flotação a ar dissolvido
• Carvão ativado
• Processos oxidativos avançados

57
ENSAIOS DE TRATABILIDADE

• Ensaios Biológicos
• Taxa de consumo de oxigênio
• Taxa de depleção de oxigênio
• Lodos ativados

58
TAXA DE CONSUMO DE OXIGÊNIO (Rr)

ODf - ODi Rr (mg/L.min)
t1 t2
59
TAXA DE DEPLEÇÃO DE OXIGÊNIO (TDO)
Rt TDO
(mg/g.h)
SSV (g/l)
60
TDO (TAXA DE DEPLEÇÃO DE OXIGÊNIO)
Exemplo OD2 8mg/L OD10 2,5mg/L SSV 3 g/L
8mg/L 2,5 mg/l Rr
0,7 mg/L.min
10min-2min 0,7
mg/L min 60 min TDO
x 14 mg/gh
3g/L hora
61
ANEXO Número de oxidação
62
NÚMERO DE OXIDAÇÃONOX

• O número de oxidação de um átomo está associado a
  perda ou ganho de elétrons na última camada em
  uma ligação iônica ou covalente quando de uma
  reação química.
• Se um átomo perde elétrons ele fica com prótons a
  mais e o NOX é um número positivo correspondente
  à diferença entre prótons e elétrons. Diz-se que
  o elemento se oxidou.
• Se um átomo ganha elétrons ele fica com prótons a
  mais e o NOX é um número negativo correspondente
  à diferença entre prótons e elétrons. Diz-se que
  o elemento se reduziu.

63
REAÇÃO DE OXI-REDUÇÃO

• Fe 2HCl H2 FeCl2
• 0 1 0
  2
• Nesta reação o Fe se oxidou enquanto o
  hidrogênio se reduziu. O ferro é o agente redutor
  pois provocou a redução do hidrogênio e o
  hidrogênio é o agente oxidante, pois provocou a
  oxidação do ferro.
• Quem perde elétrons se oxida e quem ganha
  elétrons se reduz.

64
(No Transcript)
65
NÚMERO DE OXIDAÇÃONOX

• Exemplos
• O oxigênio possui 6 elétrons na última camada.
  Logo, a tendência será receber 2 elétrons para
  formar um octeto. Neste caso, terá 2 elétrons a
  mais do que o número de prótons. Neste caso o
  NOX-2.
• O Fe² tem NOX2 pois perdeu 2 elétrons de sua
  última camada em uma reação química com oxigênio.
  Neste caso, o Ferro se oxidou e o oxigênio se
  reduziu.
• Fe e O2 possui NOX0

66
REAÇÃO DE OXI-REDUÇÃONúmero de oxidação

• Número de oxidação de um elemento é a carga que
  ele recebe na reação química.
• Exemplo Calcular o Nox de S em H2SO4.
• Da tabela periódica tem-se
• 2(1) S 4(-2) 0
• 2 S 8 0
• S 6
• O Nox do enxofre (S) 6

67

• Exemplo Calcular o Nox de P em P2O7
• Da tabela periódica tem-se
• 2P 7(-2) (-4)
• 2P -14 -4
• 2P 10
• P 5

-4.
68
-3

• Exemplo AsO4
• Da tabela periódica tem-se
• As 4(-2) -3
• As 8-3
• As 5
• Exemplo AsO3
• Da tabela periódica tem-se
• As 3(-2) -3
• As 6-3
• As 3

-3
69

• Exemplo Calcular o Nox de Cl em HClO .
• Da tabela periódica tem-se
• 1(1) Cl (-2)
• Cl 1
• Neste caso o NOX de cloro é 1
• Exemplo Calcular o NOX do Cloro em HCl.
• Da tabela periódica tem-se
• 1 (1) 1Cl 0
• Cl -1
• Neste caso o NOX de cloro é -1

70

• OBRIGADO
• Engº José Eduardo W. A. Cavalcanti
• cavalcanti_at_novaambi.com.br